一种换流阀冷却系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种换流阀冷却系统，包括太阳能电池板、水冷机组、水风换热器以及三通阀，太阳能电池板通过光能转换设备与太阳能供电线路的输入端连接，太阳能供电线路的输出端和换流站供电系统均与水冷机组和水风换热器电连接；换流阀的冷却介质管道的出口与三通阀的入口连接，三通阀的第二出口通过管道直接与水循环主机系统的入口连接，三通阀的第一出口与水冷机组的介质入口连接，水冷机组的介质出口与水循环主机系统的入口连接，水循环主机系统的出口与换流阀的介质入口连接，利用太阳能转化为电能为冷却系统换热设备供电，利用太阳能供电解决了压缩机制冷的水冷机组耗电量大的难题，实现有效节能减排，有较大的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种换流阀冷却系统
本技术属于直流输电
，具体涉及一种节能减排的换流阀冷却系统。
技术介绍
直流输电的核心设备是换流阀，冷却系统是为换流阀功率器件提供冷却的设备，用于将阀厅内换流阀的热量通过冷却介质转移至户外环境中，保证换流阀功率器件运行在安全温度以内，冷却系统的冷却能力是影响换流阀可靠性的关键因素之一。以往可靠性一直是冷却系统设计的关注重点，随着对节能减排和保护环境的认识，大容量直流输电冷却系统用水用电损耗和污染环境的排放水，成为直流输电换流阀冷却系统设计面临的新技术难题。现有直流输电中换流阀的冷却系统外冷只有空气换热器和闭式冷却塔两种方式，空气换热器用外设风机使热量对流换热至大气中，环境温度越高效率越低，不适合高温环境；闭式冷却塔通过喷淋水做传热介质，喷淋水吸热相变成气态后排至大气中，换热效率高，但耗水量大，同时排放含水垢、微生物结垢的污水，带来环境污染问题；另有一种采用压缩机制冷的水冷机组可以提供较低温度的冷冻水，但因为有能耗太大的缺点而无法在大容量直流输电冷却系统使用。以一个额定输送功率为5000MW的柔性直流输电系统为例，采用闭式冷却塔换热方案，夏天最大耗水量、用电损耗评估如下表所示：我国是世界上水资源和能源紧缺的国家之一，从上表分析看，需要提出一种新的直流输电换流阀冷却系统，以达到节能减排的目的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种换流阀冷却系统，采用压缩机制冷的水冷机组进行冷却，同时利用太阳能供电，达到了节能减排的目的。为达到上述目的，本技术所述一种换流阀冷却系统包括太阳能电池板、水冷机组、水风换热器以及三通阀，太阳能电池板通过太阳能控制器与太阳能供电线路的输入端连接，太阳能供电线路的输出端和换流站供电系统均与水冷机组和水风换热器电连接；换流阀的冷却介质管道的出口与三通阀的入口连接，三通阀的第一出口与水冷机组的介质入口连接，水冷机组的介质出口与水循环主机系统的入口连接，水循环主机系统的出口与换流阀的介质入口连接。进一步的，三通阀的第一出口与水冷机组的介质入口之间设置有水风换热器。进一步的，三通阀的第二出口通过管道直接与水循环主机系统的入口连接。进一步的，太阳能控制器的输出端还连接有蓄电池组，蓄电池组与水冷机组和水风换热器电连接。进一步的，水冷机组和水风换热器与换流站供电线路电连接。进一步的，水冷机组和水风换热器均为冗余配置。进一步的，三通阀为电动三通阀，换流阀的冷却介质出口设置有温度传感器，温度传感器与PLC连接，PLC与电动三通阀、水冷机组的进出口阀门以及水风换热器的进出口阀门连接。进一步的，温度传感器用于测量换流阀冷却介质的出阀温度，并将测量结果发送至PLC，PLC用于根据冷却介质的出阀温度控制电动三通阀的入口的开度。进一步的，太阳能电池板设置在换流站阀厅的屋顶。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益的技术效果，本技术户外换热采用压缩机制冷的水冷机组的换热形式，并设置太阳能电池板和配套的转换设备，将太阳能转化为电能，为压缩机制冷的水冷机供电，解决了机制冷的水冷机组耗能大的问题，而且在室外温度高时，通过太阳能转化的电能也较多，与制冷需要的电量在趋势上相匹配。当需要调节冷却效果时，通过调节三通阀出口的开度即可，即根据需要调整水冷机组的负荷，操作简便，有利于节约电能。进一步的，三通阀的第一出口与水冷机组的介质入口之间设置有水风换热器，室外平均气温较低时采用水风换热器换热，即可达到冷却目的，夏天环境温度高时压缩机制冷的水冷机组参与换热，确保冷却效果，此时太阳辐射强度最大，将太阳能转化成电能为换热设备供电，利用可再生太阳能为冷却系统供电，弥补了压缩机制冷的水冷机组耗电大的问题，从而实现了冷却系统耗水量零消耗和节能的目标。进一步的，三通阀的第二出口通过管道直接与水循环主机系统的入口连接，三通阀和的一个出口直接通过管道与水循环主机系统的入口连接，在仅通过环境温度就能达到冷却效果的情况下，冷却介质在室外走一圈后直接通过水循环主机系统进入换流阀；当需要提高冷却效果时，通过调节三通阀两个出口的开度即可。进一步的，太阳能控制器的输出端还连接有蓄电池组，蓄电池组与水冷机组和水风换热器电连接，可以储存部分电能，可储存电能用于太阳能转化效率低的时段。进一步的，水冷机组和水风换热器与换流站供电线路电连接，太阳能供电和换流站供电双路供电配置，根据太阳能发电能力和阀冷负载需求自动投切，互为备用。进一步的，水冷机组和水风换热器冗余配置，部分换热设备故障不影响冷却系统正常运行，提高了冷却系统整体可靠性。进一步的，三通阀为电动三通阀，换流阀的冷却介质出口设置有温度传感器，温度传感器与PLC连接，PLC与电动三通阀、水冷机组的进出口阀门以及水风换热器的进出口阀门连接，温度传感器用于测量换流阀冷却介质的出阀温度，并将测量结果发送至PLC，PLC用于根据冷却介质的出阀温度控制电动三通阀的入口的开度以及各个水冷机组和水风换热器的投运换热数量，从而调节进入水风换热器和压缩机制冷的水冷机组的流量，进而调节进入换流阀的内冷介质温度，实现自动化控制，具有及时、准确的优点。进一步的，太阳能电池板设置在换流站阀厅的屋顶，利用换流站阀厅屋顶大面积的闲置空间，方便在现有的换流站进行改造，也节约了新建换流站的占地面积。附图说明图1为本技术的整体流程示意图；附图中：1、阀厅，2、太阳能电池板，3、水冷机组，4、水风换热器，5、三通阀，6、换流阀，7、水循环主机系统，8、太阳能控制器，9、蓄电池组，10、光伏逆变器，图中箭头方向表示冷却介质的流动方向，“丨丨”表示断开及省略。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。参照图1，一种换流阀冷却系统包括太阳能电池板2、水冷机组3、水风换热器4、三通阀5以及配套光能转换设备，其中三通阀5为电动三通阀，配套光能转换设备包括太阳能控制器8和光伏逆变器10。其中，太阳能电池板2设置在换流站阀厅1的屋顶，与太阳能控制器8的输入端连接，太阳能控制器8的输出端分别与蓄电池组9和光伏逆变器10的输入端连接，蓄电池9可储存电能用于太阳能转化效率低的时段为水冷机组3和水风换热器4供电，光伏逆变器10的输出端与太阳能供电线路的输入端连接，太阳能供电线路的输出端和换流站供电系统均通过开关与水冷机组3和水风换热器4电连接，太阳能供电Ⅱ和换流站供电Ⅰ双路供电配置，根据太阳能发电能力和阀冷负载需求自动投切，互为备用；换流阀6的冷却介质管道的出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流阀冷却系统，其特征在于，包括太阳能电池板(2)、水冷机组(3)、水风换热器(4)以及三通阀(5)，太阳能电池板(2)通过太阳能控制器(8)与太阳能供电线路的输入端连接，太阳能供电线路的输出端和换流站供电系统均与水冷机组(3)和水风换热器(4)电连接；换流阀(6)的冷却介质管道的出口与三通阀(5)的入口连接，三通阀(5)的第一出口与水冷机组(3)的介质入口连接，水冷机组(3)的介质出口与水循环主机系统(7)的入口连接，水循环主机系统(7)的出口与换流阀(6)的介质入口连接。

【技术特征摘要】
1.一种换流阀冷却系统，其特征在于，包括太阳能电池板(2)、水冷机组(3)、水风换热器(4)以及三通阀(5)，太阳能电池板(2)通过太阳能控制器(8)与太阳能供电线路的输入端连接，太阳能供电线路的输出端和换流站供电系统均与水冷机组(3)和水风换热器(4)电连接；换流阀(6)的冷却介质管道的出口与三通阀(5)的入口连接，三通阀(5)的第一出口与水冷机组(3)的介质入口连接，水冷机组(3)的介质出口与水循环主机系统(7)的入口连接，水循环主机系统(7)的出口与换流阀(6)的介质入口连接。2.根据权利要求1所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于，三通阀(5)的第一出口与水冷机组(3)的介质入口之间设置有水风换热器(4)。3.根据权利要求2所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于，光能转换设备的输出端还连接有蓄电池组(9)，蓄电池组(9)与水冷机组(3)和水风换热器(4)电连接。4.根据权利要求3所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于，水冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长水，林卫星，盛俊毅，田兴，尚富鹏，靳广超，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：新疆,65